專利名稱:一種利用油田伴生氣生產(chǎn)炭黑的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種利用油田伴生氣生產(chǎn)炭黑的系統(tǒng)，它包括炭黑反應爐，爐頭原料氣渦輪殼入口與原料氣預熱器連接，爐頭空氣入口、爐尾煙氣出口分別與空氣預熱器連接，原料氣預熱器入口與油田伴生氣集輸系統(tǒng)連接，所述油田伴生氣集輸系統(tǒng)包括依次通過管道連接的儲氣柜、脫水器、吸附塔、儲氣罐、增壓裝置和穩(wěn)壓罐，所述炭黑反應爐爐頭空氣入口連接富氧空分裝置。本實用新型生產(chǎn)系統(tǒng)裝置投資規(guī)模小，建設時間短，生產(chǎn)成本低，并且根據(jù)本系統(tǒng)生產(chǎn)出的炭黑粒徑大，適用范圍廣，經(jīng)濟效益明顯。
【專利說明】一種利用油田伴生氣生產(chǎn)炭黑的系統(tǒng)

【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于化工【技術領域】，具體涉及一種利用油田伴生氣生產(chǎn)炭黑的系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002] 油田伴生氣又稱油田氣，是一種伴隨石油從油井中逸出的天然氣。與一般天然氣 田產(chǎn)出的天然氣不同，其主要成分是甲烷、乙烷等低分子烷烴，還含有相當數(shù)量的丙烷、丁 烷、戊烷等，不同油井中逸出的伴生氣組分往往有較大差異。油田伴生氣屬于易燃、易爆、有 毒、有害氣體。由于油田伴生氣所需要的加工處理工藝比一般的氣田氣和凝析氣的處理工 藝更為復雜，加之油田伴生氣的量一般較小，可利用的壓能較低，在過去被誤認為是沒有利 用價值的天然氣，對于它們往往是采用就地直接燃燒的方法處理。這樣既造成大量能源浪 費，又排放大量的溫室氣體污染環(huán)境。隨著國家對能源開采過程中所造成的環(huán)境污染以及 能源浪費治理整頓力度的加大，對于合理回收利用該部分能源已是當務之急，也是國內(nèi)能 源長期持久發(fā)展的一個必然趨勢。
[0003] 油田伴生氣的首選利用方式是用作城市民用燃料或工業(yè)(如發(fā)電)燃料。然而在遠 離城市或工業(yè)地區(qū)，它們均因氣量小，就地無用戶和遠離輸氣管網(wǎng)等原因無法得到真正的 集收利用。油田伴生氣的第二種利用方式是用作合成氨、甲醇或甲醛等許多化工產(chǎn)品的原 料，然而這些產(chǎn)品必須有足夠大的規(guī)模、相應的公用工程和交通運輸設施，而且投資多，建 設時間長，通常是不可行的。 實用新型內(nèi)容
[0004] 本實用新型的目的就在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種合理利用油田伴生氣生 產(chǎn)炭黑的系統(tǒng)，該系統(tǒng)裝置投資規(guī)模小，建設時間短，生產(chǎn)成本低，并且根據(jù)本系統(tǒng)生產(chǎn)出 的炭黑粒徑大，適用范圍廣，經(jīng)濟效益明顯。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是這樣的：
[0006] 一種利用油田伴生氣生產(chǎn)炭黑的系統(tǒng)，包括炭黑反應爐，爐頭原料氣渦輪殼入口 與原料氣預熱器連接，爐頭空氣入口、爐尾煙氣出口分別與空氣預熱器連接，其特征在于： 所述原料氣預熱器入口與油田伴生氣集輸系統(tǒng)連接，所述油田伴生氣集輸系統(tǒng)包括依次通 過管道連接的儲氣柜、脫水器、吸附塔、儲氣罐、增壓裝置和穩(wěn)壓罐，所述炭黑反應爐爐頭空 氣入口連接富氧空分裝置。
[0007] 進一步的，上述增壓裝置優(yōu)選螺桿式空氣壓縮機。
[0008] 進一步的，所述儲氣罐內(nèi)設置C/H檢測裝置，可以實時檢測儲氣罐內(nèi)油田伴生氣 的C/H比，從而根據(jù)燃燒數(shù)學動態(tài)模型確定入炭黑反應爐的富氧空氣量和油田伴生氣量， 使一套爐子適應多種不同原料組分的油田伴生氣，實現(xiàn)炭黑工藝的動態(tài)調(diào)整，生產(chǎn)出不同 粒徑的炭黑品種。
[0009] 進一步的，在所述爐頭原料氣渦輪殼內(nèi)設置環(huán)形湍流片，提高了油田伴生氣入爐 的燃燒擴散速度，使油田伴生氣得到充分燃燒。
[0010] 進一步的，所述炭黑反應爐的噴燃器在反應爐內(nèi)多點布置，增加了噴燃器的數(shù)量， 減少了單個噴燃器的燃氣處理量，油田伴生氣和富氧空氣在噴燃器內(nèi)充分混合，改善了燃 燒狀況，縮短了燃燒時間，適應多個品種炭黑的生產(chǎn)。
[0011] 由于油田伴生氣的各油井分布比較分散，產(chǎn)氣量也不穩(wěn)定，而油田伴生氣的甲烷 含量波動也大，若直接將各油井的油田伴生氣用于生產(chǎn)炭黑，將導致炭黑生產(chǎn)工藝波動大， 產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，針對不同C/H組分的油田伴生氣，需要配套多個炭黑反應爐，因此本實 用新型利用各油井的自身壓力，選擇合適的管線將各油井的油田伴生氣集中到儲氣柜中， 經(jīng)脫水器預處理脫去油水和顆粒雜質(zhì)后，再經(jīng)吸附塔深層處理，除去S、N等雜質(zhì)進入儲氣 罐，增壓、預熱后進入炭黑反應爐生產(chǎn)炭黑，實現(xiàn)了炭黑的穩(wěn)定生產(chǎn)，一種爐型可適用各種 成分的油田伴生氣，其產(chǎn)品收率得到提高，炭黑反應的反應強度和時間可控范圍更寬，生產(chǎn) 的炭黑粒徑增寬至45-120nm，可用作為橡膠及其制品補強助劑、填充劑，用作為塑料著色及 抗紫外光老化劑等，可使用炭黑品種增多。
[0012] 在炭黑反應爐入口增加的富氧空分裝置，使入爐空氣含氧量提高到22-45%，將反 應溫度提高150-250°C，從而使反應溫度可以達到1100°C ~1620°C，強化反應，促進反應物 向產(chǎn)品生成轉化，可以生產(chǎn)更多品種的炭黑；燃燒熱負荷從原來2. 3~3. 0X 106 kj/m3 *h提 高到2. 8~3. 5 X 106 kj/m3 ? h，更利于反應物的產(chǎn)品轉化，大大地提高了炭黑收率。產(chǎn)品收 率比傳統(tǒng)的氣爐法天然氣半補強炭黑生產(chǎn)工藝提高3-8%;可生產(chǎn)的炭黑的粒徑范圍由傳 統(tǒng)的氣爐法天然氣半補強炭黑生產(chǎn)工藝的61-100nm增寬至45-120nm，可生產(chǎn)品種大大增 加。
[0013] 綜上所述，本實用新型炭黑生產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)了油田伴生氣資源的回收利用，減少了 S02、C02的排放，該系統(tǒng)投資規(guī)模小、生產(chǎn)成本低、建設時間短，適于零散氣源的利用，具有 良好的社會、經(jīng)濟、環(huán)保效益。

【附圖說明】

[0014] 圖1為本實用新型炭黑生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖；
[0015] 圖2為本實用新型系統(tǒng)用炭黑反應爐爐頭的結構示意圖；
[0016] 圖3為圖2A-A的截面示意圖；
[0017] 圖4為油田伴生氣渦輪的結構示意圖。
[0018] 圖例說明：
[0019] 1、油井；2、儲氣柜；3、脫水器；4、吸附塔；5、儲氣罐；6、螺桿式空氣壓縮機；7、穩(wěn) 壓罐；8、原料氣預熱器；9、空氣預熱器；10、炭黑反應爐；11、富氧空分裝置；12、C/H檢測裝 置；13、主供風機；
[0020] 101、油田伴生氣渦輪殼；102、油田伴生氣入口；103、環(huán)形湍流片；104、空氣入口； 105、噴燃器。

【具體實施方式】
[0021] 為了更加清楚的理解本發(fā)明的目的、技術方案及有益效果，下面結合附圖對本實 用新型做進一步的說明。
[0022] 參加圖1，本實用新型一種利用油田伴生氣生產(chǎn)炭黑的系統(tǒng)，包括炭黑反應爐10， 爐頭油田伴生氣入口 102與原料氣預熱器8連接，爐頭空氣入口 104、爐尾煙氣出口分別與 空氣預熱器9連接，原料氣預熱器8入口與油田伴生氣集輸系統(tǒng)連接，所述油田伴生氣集輸 系統(tǒng)包括依次通過管道連接的儲氣柜2、脫水器3、吸附塔4、儲氣罐5、螺桿式空氣壓縮機6 和穩(wěn)壓罐7,炭黑反應爐爐頭空氣入口 104連接富氧空分裝置11。
[0023] 優(yōu)選的是，所述儲氣罐5內(nèi)設置C/H檢測裝置12,可以實時檢測儲氣罐內(nèi)油田伴 生氣的C/H比，從而根據(jù)燃燒數(shù)學動態(tài)模型確定入炭黑反應爐的富氧空氣量和油田伴生氣 量，使一套爐子適應多種不同原料組分的油田伴生氣，實現(xiàn)炭黑工藝的動態(tài)調(diào)整，生產(chǎn)出不 同粒徑的炭黑品種。
[0024] 進一步的，參見圖3,在所述爐頭油田伴生氣渦輪殼101內(nèi)設置環(huán)形湍流片103,提 高了油田伴生氣入爐的燃燒擴散速度，使油田伴生氣得到充分燃燒。
[0025] 進一步的，參見圖2、圖3,所述炭黑反應爐的噴燃器105在反應爐內(nèi)多點布置，增 加了噴燃器的數(shù)量，減少了單個噴燃器的燃氣處理量，油田伴生氣和富氧空氣在噴燃器內(nèi) 充分混合，改善了燃燒狀況，縮短了燃燒時間，適應多個品種炭黑的生產(chǎn)。
[0026] 本系統(tǒng)生產(chǎn)時，參見圖1，首先，將分散在不同油井1的油田伴生氣利用井口壓力， 再選擇合適的管線，將其集中到儲氣柜2。然后儲氣柜2的氣體進行預處理：在脫水器3中 用除濕劑和細目濾網(wǎng)脫去油水和顆粒雜質(zhì)；接著將其進行深層次處理：在吸附塔4中填料 吸收劑，除去S、N等影響炭黑生產(chǎn)的雜質(zhì)后進入儲氣罐5,吸附塔底設置噴淋水泵，循環(huán)使 用部分填料吸收劑。在儲氣罐5設置C/H檢測裝置12,在此檢測原料氣的組分；在壓縮中 心站并列布置多臺螺桿式空氣壓縮機6對原料氣加壓至2-6kpa，儲于穩(wěn)壓罐7中，等待進入 炭黑富氧反應系統(tǒng)。
[0027] 炭黑富氧反應系統(tǒng)主要包含富氧空分裝置11和炭黑反應爐10。富氧空分裝置11 采用三塔變壓吸附空氣制氧方式，這樣就可以連續(xù)產(chǎn)生出氧氣。每個吸附塔在工作時經(jīng)歷 三個階段：吸附、再生和充壓。制備含氧量為22°/『45%的富氧空氣。
[0028] 在炭黑反應爐中，來自穩(wěn)壓罐7的凈化油田伴生氣加壓到2?6 kPa通過原料氣 預熱器8預熱后，進入火嘴箱與來自主供風機13提供的經(jīng)空氣預熱器9加熱的空氣和富氧 空分裝置11提供的富氧空氣分別進入反應爐燃燒室，在反應爐燃燒室內(nèi)，油田伴生氣同富 氧空氣旋轉混合，使一部分油田伴生氣充分燃燒放出熱量，供另一部分油田伴生氣裂解生 成炭黑。反應爐燃燒溫度根據(jù)生產(chǎn)炭黑品種的需要，一般在1250?1550°C之間選擇，反應 完成后，炭黑煙氣溫度冷卻到280?320°C后依次分別進入炭黑收集系統(tǒng)、造粒系統(tǒng)、包裝 系統(tǒng)進行包裝后，送入炭黑成品倉庫。
[0029] 將油田伴生氣經(jīng)上述生產(chǎn)系統(tǒng)制得的炭黑產(chǎn)品質(zhì)量如下表所示：
[0030]

【權利要求】
1. 一種利用油田伴生氣生產(chǎn)炭黑的系統(tǒng)，包括炭黑反應爐，爐頭原料氣禍輪殼入口與 原料氣預熱器連接，爐頭空氣入口、爐尾煙氣出口分別與空氣預熱器連接，其特征在于：所 述原料氣預熱器入口與油田伴生氣集輸系統(tǒng)連接，所述油田伴生氣集輸系統(tǒng)包括依次通過 管道連接的儲氣柜、脫水器、吸附塔、儲氣罐、增壓裝置和穩(wěn)壓罐，所述炭黑反應爐爐頭空氣 入口連接富氧空分裝置。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種利用油田伴生氣生產(chǎn)炭黑的系統(tǒng)，其特征在于；所述的 增壓裝置為螺桿式空氣壓縮機。3. 根據(jù)權利要求1所述的一種利用油田伴生氣生產(chǎn)炭黑的系統(tǒng)，其特征在于；所述儲 氣罐內(nèi)設置C/H檢測裝置。4. 根據(jù)權利要求1所述的一種利用油田伴生氣生產(chǎn)炭黑的系統(tǒng)，其特征在于；所述爐 頭原料氣禍輪殼內(nèi)設置環(huán)形端流片。5. 根據(jù)權利要求1所述的一種利用油田伴生氣生產(chǎn)炭黑的系統(tǒng)，其特征在于；所述炭 黑反應爐的噴燃器在反應爐內(nèi)多點布置。
【文檔編號】C09C1-50GK204281666SQ201420686328
【發(fā)明者】王彥玲, 聶緒建, 王國元, 何雁, 賈春, 孫圣林, 王家貴, 萬百千 [申請人]中橡集團炭黑工業(yè)研究設計院